一種激光快速掃描切割的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種激光快速掃描切割的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在激光加工技術(shù)領(lǐng)域，切割的一般過(guò)程是:在切割之前，預(yù)先設(shè)置切割高度I?2mm，切割時(shí)以這個(gè)高度保持跟隨板面，切割完一個(gè)圖形后，切割頭上抬10?20mm，然后切割頭空移到下一個(gè)圖形的起點(diǎn)，切割頭再向下運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行跟隨與切割。這樣的切割方式要花費(fèi)較多的時(shí)間在等待空移動(dòng)作上，切割效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種可以較少空移等待時(shí)間的激光快速掃描切割方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種激光快速掃描切割的方法，包括用于獲得圖形處理的圖形處理軟件，控制CNC系統(tǒng)的加工控制軟件，控制機(jī)床伺服和激光器的CNC系統(tǒng)，用于處理和傳遞信號(hào)的FPGA系統(tǒng)，用于控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的伺服，用于產(chǎn)生激光進(jìn)行切割的配有PWM開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的激光器，其特征在于所述快速掃描切割方法包括以下步驟:
(1)步驟1:在圖形處理軟件中輸入需要切割的圖形；
(2)步驟2:由圖形處理軟件生成切割掃描圖；
(3)步驟3:根據(jù)生成的掃描切割圖由加工控制軟件生成位置比較輸出指令，同時(shí)預(yù)先分別設(shè)置激光器的開(kāi)、關(guān)PWM值；
(4)步驟4:啟動(dòng)開(kāi)始按鈕，啟動(dòng)CNC系統(tǒng)，CNC系統(tǒng)控制激光器開(kāi)始激光切割，同時(shí)由伺服控制CNC系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)；
(5)步驟5:在激光切割過(guò)程中由FPGA采集激光器的位置信號(hào)，將位置信號(hào)與位置比較輸出指令進(jìn)行對(duì)比；
(6)步驟6:位置信號(hào)與位置比較輸出指令比較完成后，執(zhí)行激光器輸出指令；
(7)步驟7:結(jié)束加工。
[0005]所述步驟2中的切割掃描圖包括切割線和掃描線組成，所述切割線是待加工圖形中完整的圖形或圖形的一部分，即加工時(shí)需要開(kāi)啟激光進(jìn)行切割的曲線;所述掃描線是光滑的連接兩端切割線的曲線，掃描線是加工時(shí)不需要開(kāi)啟激光的激光器運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，即加工時(shí)的空移路徑。
[0006]所述步驟3中的生成位置比較輸出指令是指當(dāng)切割線進(jìn)入掃描線位置時(shí)，設(shè)置輸出指令PffM為關(guān)，即激光器PWM值為零;當(dāng)掃描線進(jìn)入切割線位置時(shí)，設(shè)置輸出指令PffM為開(kāi)，即激光器PWM值為預(yù)設(shè)的切割工藝制定的值。
[0007]所述步驟4中還包括以下步驟:
(1)控制機(jī)床空移到切割路徑的起點(diǎn)；
(2)將激光器使能打開(kāi)； 其中激光器使能在加工過(guò)程中不關(guān)閉，而是通過(guò)設(shè)置PWM為O來(lái)使激光關(guān)閉，通過(guò)設(shè)置PWM為加工工藝制定的值來(lái)使激光打開(kāi)。
[0008]所述步驟5中還包括以下步驟:
(1)由FPGA采集伺服編碼器脈沖信號(hào)，即位置信號(hào)；
(2)FPGA將伺服編碼器脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為伺服編碼器脈沖數(shù)；
(3)加工控制軟件獲得伺服編碼器脈沖數(shù)，進(jìn)行位置比較；
(4)若位置比較結(jié)果在窗口范圍內(nèi)，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)輸出指令，若位置比較結(jié)果不在窗口范圍內(nèi)，則不執(zhí)行輸出指令；
其中窗口范圍是切割線和掃描線切換點(diǎn)的前后10個(gè)脈沖信號(hào)。
[0009]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，用掃描切割線的方式優(yōu)化了加工運(yùn)動(dòng)的切割和空移路徑，一方面減少了切割過(guò)程中的上抬和空移運(yùn)動(dòng)，縮短了空移路徑的長(zhǎng)度，另一方面由于掃描切割線把空移路徑和切割路徑光滑連接起來(lái)，使整個(gè)加工運(yùn)動(dòng)軌跡連貫平滑，有效減少了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加減速次數(shù)，提高了切割和空移的平均速度，因此縮短了切割和空移運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，達(dá)到快速切割的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的部件連接關(guān)系示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的工作流程圖。
[0012]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的加工零件圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例:
如圖3所示，現(xiàn)有的切割方法是:以單個(gè)扇面圖形為單位，一個(gè)一個(gè)扇面的進(jìn)行切割，首先切割頭空移到一個(gè)扇面圖形的起點(diǎn)，再跟隨切割，切割完一個(gè)扇面后，切割頭上抬，空移到下一個(gè)扇面圖形起點(diǎn)，再跟隨切割，隨后重復(fù)進(jìn)行以上動(dòng)作，直至所有圖形圖形切割完畢，這樣的切割方式花費(fèi)了較多時(shí)間在空移和切割頭上抬跟隨動(dòng)作上，切割效率較低。
[0015]本發(fā)明中切割如圖3所示的圖形的方法，下面結(jié)合圖3實(shí)例進(jìn)形說(shuō)明:第一步:首先在圖形處理軟件中輸入圖3中的實(shí)線圖形;第二步:由圖形處理軟件對(duì)實(shí)線圖形進(jìn)行處理得到如圖3所示的掃描切割圖，其中實(shí)線是切割線，虛線是掃描線;第三步:開(kāi)始加工，并按如下順序進(jìn)彳丁切割:A1A2A3A4—ΑδΑθΑγΑδ一Α9Α10Α11Α12一Α13Α14Α15Α16—從 C到 Ai 的類似螺旋線，其中在切割線也就是實(shí)線位置才會(huì)開(kāi)光，在掃描線位置關(guān)光。
[0016]與現(xiàn)有的切割方法相比，現(xiàn)有切割方法切割40個(gè)扇面形狀需要空移40次，而掃描切割只需要空移到AhA^AhA13J點(diǎn)總計(jì)5次，相應(yīng)切割頭跟隨和上抬次數(shù)也大大減少了。節(jié)省了大量等待空移、跟隨、上抬動(dòng)作的時(shí)間。
[0017]其中第二步與第三步之間需要由加工控制軟件根據(jù)掃描切割圖生成位置比較輸出指令，對(duì)于切割線進(jìn)入掃描線位置，設(shè)置輸出指令為PWM關(guān)，即設(shè)置激光器PWM為O;對(duì)于掃描線進(jìn)入切割線位置，設(shè)置輸出指令為PWM開(kāi)，即設(shè)置激光器PWM為預(yù)設(shè)的切割工藝指定的值。在機(jī)床執(zhí)行位置比較輸出指令時(shí)，還需要執(zhí)行以下工序:I)由FPGA采集伺服編碼器脈沖信號(hào)；(2)FPGA將伺服編碼器脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為伺服編碼器脈沖數(shù)；(3)由FPGA對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行位置比較；(4)若位置比較結(jié)果在窗口范圍內(nèi)，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)輸出指令，若位置比較結(jié)果不在窗口范圍內(nèi)，則不執(zhí)行輸出指令。
[0018]其中窗口范圍是指掃描線與切割線連接點(diǎn)的前后10個(gè)脈沖。若位置比較在窗口范圍內(nèi)，則說(shuō)明當(dāng)前位置為掃描線與切割線的連接點(diǎn)，需要切換激光狀態(tài)，對(duì)應(yīng)執(zhí)行開(kāi)光指令或關(guān)光指令;若位置比較結(jié)果不在窗口范圍內(nèi)，則不需要執(zhí)行輸出指令，激光器的PWM值會(huì)維持原狀。
[0019]第三步中還會(huì)執(zhí)行以下動(dòng)作:(I)控制機(jī)床空移到切割路徑的起點(diǎn)，(2)并將激光器使能打開(kāi)。在之后的加工過(guò)程中不再關(guān)閉激光器使能，而是通過(guò)設(shè)置PWM為O來(lái)使激光關(guān)閉，通過(guò)設(shè)置PWM為加工工藝制定的值來(lái)使激光打開(kāi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光快速掃描切割的方法，包括用于獲得圖形處理的圖形處理軟件，控制CNC系統(tǒng)的加工控制軟件，控制機(jī)床伺服和激光器的CNC系統(tǒng)，用于處理和傳遞信號(hào)的FPGA系統(tǒng)，用于控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的伺服，用于產(chǎn)生激光進(jìn)行切割的配有PWM開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的激光器，其特征在于所述快速掃描切割方法包括以下步驟: (1)步驟1:在圖形處理軟件中輸入需要切割的圖形； (2)步驟2:由圖形處理軟件生成切割掃描圖； (3)步驟3:根據(jù)生成的掃描切割圖由加工控制軟件生成位置比較輸出指令，同時(shí)預(yù)先分別設(shè)置激光器的開(kāi)、關(guān)PWM值； (4)步驟4:啟動(dòng)開(kāi)始按鈕，啟動(dòng)CNC系統(tǒng)，CNC系統(tǒng)控制激光器開(kāi)始激光切割，同時(shí)由伺服控制CNC系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)； (5)步驟5:在激光切割過(guò)程中由FPGA采集激光器的位置信號(hào)，將位置信號(hào)與位置比較輸出指令進(jìn)行對(duì)比； (6)步驟6:位置信號(hào)與位置比較輸出指令比較完成后，執(zhí)行激光器輸出指令； (7)步驟7:結(jié)束加工。2.如權(quán)利要求1所述的一種激光快速掃描切割的方法，其特征是:所述步驟2中的切割掃描圖包括切割線和掃描線組成，所述切割線是待加工圖形中完整的圖形或圖形的一部分，即加工時(shí)需要開(kāi)啟激光進(jìn)行切割的曲線;所述掃描線是光滑的連接兩端切割線的曲線，掃描線是加工時(shí)不需要開(kāi)啟激光的激光器運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，即加工時(shí)的空移路徑。3.如權(quán)利要求1所述的一種激光快速掃描切割的方法，其特征是:所述步驟3中的生成位置比較輸出指令是指當(dāng)切割線進(jìn)入掃描線位置時(shí)，設(shè)置輸出指令PWM為關(guān)，即激光器PWM值為零；當(dāng)掃描線進(jìn)入切割線位置時(shí)，設(shè)置輸出指令PWM為開(kāi)，即激光器PWM值為預(yù)設(shè)的切割工藝制定的值。4.如權(quán)利要求1所述的一種激光快速掃描切割的方法，其特征是:所述步驟4中還包括以下步驟: (1)控制機(jī)床空移到切割路徑的起點(diǎn)； (2)將激光器使能打開(kāi)； 其中激光器使能在加工過(guò)程中不關(guān)閉，而是通過(guò)設(shè)置PWM為O來(lái)使激光關(guān)閉，通過(guò)設(shè)置PWM為加工工藝制定的值來(lái)使激光打開(kāi)。5.如權(quán)利要求1所述的一種激光快速掃描切割的方法，其特征是:所述步驟5中還包括以下步驟: (1)由FPGA采集伺服編碼器脈沖信號(hào)，即位置信號(hào)； (2)FPGA將伺服編碼器脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為伺服編碼器脈沖數(shù)； (3)加工控制軟件獲得伺服編碼器脈沖數(shù)，進(jìn)行位置比較； (4)若位置比較結(jié)果在窗口范圍內(nèi)，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)輸出指令，若位置比較結(jié)果不在窗口范圍內(nèi)，則不執(zhí)行輸出指令； 其中窗口范圍是切割線和掃描線切換點(diǎn)的前后10個(gè)脈沖信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種激光快速掃描切割的方法。包括用于獲得圖形處理的圖形處理軟件，控制CNC系統(tǒng)的加工控制軟件，控制機(jī)床伺服和激光器的CNC系統(tǒng)，用于處理和傳遞信號(hào)的FPGA系統(tǒng)，用于控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的伺服，用于產(chǎn)生激光進(jìn)行切割的配有PWM開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的激光器，其特征在于包括如下步驟：開(kāi)始——輸入圖形——生成掃描切割圖——生成位置比較輸出指令——開(kāi)始加工——進(jìn)行位置比較——執(zhí)行輸出指令——結(jié)束。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，用掃描切割線的方式優(yōu)化了加工運(yùn)動(dòng)的切割和空移路徑，有效減少了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加減速次數(shù)，提高了切割和空移的平均速度，因此縮短了切割和空移運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，達(dá)到快速切割的目的。
【IPC分類】B23K26/38, B23K26/0622, B23K26/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105522284
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610023337
【發(fā)明人】代田田, 龔瀾希
【申請(qǐng)人】上海柏楚電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日